CANOPEN接口型机车用能耗记录仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于ＣＡＮ网络系统的ＣＡＮＯＰＥＮ接口型机车用能耗记录仪。包括主控制器模块、ＣＡＮ信号接口单元、ＣＡＮ信号采集单元、数据显示控制单元和供电单元。ＣＡＮ信号从ＣＡＮ信号接口单元和ＣＡＮ信号采集单元接收，经主控制器模块的存储和转换后，发送给数据显示控制单元，完成能耗记录和显示的功能。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机车网络应用。
技术介绍
目前用于机车能耗测量记录的方法是基于传统的控制方式，通过电压、电 流传感器接收设各的电压和电流值，然后将这些值通过硬线直接连接的方式送 到司机室内，并与仪表相连，从而显示或记录能耗情况。由于这种方法需要将 每个设备分别接入，设备越多所需的接线量越大，故搭建的测能系统复杂，使 系统构成成本增加，可靠性降低，操作、维护及检修工作也相对繁琐。如今很 多机车在控制上实现了网络化，而记录能耗需测量的电压电流信息也和其他数 据一样在网络上传输，如何使用一种设备从已搭建好的网络上直接得到相关信 息，从而避免传统的测量方式带来的问题，成为能耗测量的新方向。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本技术的目的是研究设计一种新 型的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪，直接从网络上取山电压电流信息进 行记录，从而抛弃了传统的基于传感器的控制方式，解决了所需设备多、接线 量越大、搭建的测能系统复杂、使系统构成成本增加、可靠性降低、操作、维 护及检修工作也相对繁琐等问题。本技术所述的CANOPEN接口型机车用 能耗记录仪，包括主控制器模块、CAN信号接口单元、CAN信号采集单元、数 据显示控制单元和供电单元。所述的CAN信号接口单元通过专用接口 TXD、 RXD与主控制器模块内置的CAN收发器接口 CANRX、 CANTX相连。所述的 CAN信号采集单元通过多路地址数据总线AD0-AD7与主控制器模块的 P3.0-P3.7管脚建立连接，并将二者的ALE、 WR、 RD信号对应相连，将主控制 器模块的P0.4、 P0.7、 P5.7脚分别连接到控制引脚INT、 RESET、 CS。所述的 数据显示控制单元的D0-D7管脚与主控制器模块的P7 口数据线相连，键盘控制 接口与主控制器模块的P2.1-P2.5脚相连。所述的主控制器模块通过P3 口与前 级模块通信，通过P7 口与后级模块通信，并通过PO、 P2、 P4、 P5 口的部分引 脚完成控制功能。所述的供电单元部分将+5V电压送入到CAN信号接口单元、CAN信号采集单元、数据显示控制宇-元的VCC供电引脚，将+3.3V屯压送入到 主控制器模块的+3.3V供电引脚，其中，供电单元的参考地输出GND与所有 GND引脚相连。其特征还在于CAN信号从CAN总线通过CAN信号接口单元 和CAN信号采集单元输入主控制器模块，数据在主控制器模块内进行解析、处 理、存储，最后以8位并口数据的形式发送给数据显示控制单元。本技术所述的主控制器模块包括主控制芯片C8051F040;所述的CAN 信号接口单元包括CAN收发器PCA82C250;所述的CAN信号采集单元包括 CAN控制器SJA1000和CAN收发器PCA82C250;所述的数据显示控制单元包 括LCM12864ZK型液晶显示屏和控制键盘；所述的供电单元部分包括+5V隔离 芯片B0505T，电源转换芯片AS1117M3-3.3，电源转换芯片MIC5207。本技术所述的CAN信号接口单元的CAN收发器PCA82C250通过专用 接口 TXD、RXD与CAN信号采集单元(2 )的CAN控制器SJA1000接口 CANRX、 CANTX相连。本技术所述的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪的控制方法，其控 制过程包括系统初始化和CAN邮箱初始化的步骤，其特征在于还包括下述步骤(1) CANOPEN参数配置；(2) 读取电压电流信息；(3) 计算能耗；(4) 显示存储信息；(5) 对是否检测到按键信息进行判断，并在下述步骤中进行选择(6) 无按键信息，返回初始化；(7) 有按键信息，进行键盘处理。 本技术的目的是提供一种基于CAN网络系统的CANOPEN接口型机车用能耗记录仪。当CANOPEN网络应用于机车上时，几乎所有数据都是通过网 络进行传输，在这个过程中机车运行的电压电流等信息也由网络系统的主控制 器发送到CAN网(此过程由网络自主完成)，设备则直接从网上读取电压电流 信息进行记录。整个系统包括硬件和软件两部分。硬件的作用主要是为各模块电路提供物理连接，接收或截留CAN OPEN总 线中的电压、电流信号并负责信号物理传输过程，同时为设备提供工作电源。软件的作用是根据现场应用要求，将送入主控制器模块中的数据进行处理 转换。同时处理人机接口的键盘扫描工作。附图说明本技术共有七张附图，其中图1系统结构框图2总电路图3软件控制流程；图4主控制器模块C8051F040芯片电路图； 图5CAN接口单元和CAN采集单元电路图6数据显示控制单元电路图7供电单元部分电路图。图中1、CAN信号接口单元2、CAN信号采集单元3、主控制器模块4、 数据显示控制单元5、和供电单元。具体实施方式本技术的具体实施例如附图所示，附图1所示为CANOPEN接口型机 车用能耗记录仪硬件组成系统结构框图，包括主控制器模块3、 CAN信号接口 单元1、 CAN信号采集单元2、数据显示控制单元4以及供电单元5等部分。附 图2所示为CANOPEN接口型机车用能耗记录仪总电路图，CAN信号通过CAN 信号接口单元1的差动发送和接收功能的两个总线终端CANH和CANL引脚采 集，经电平转换后，通过TXD和RXD引脚传入到主控制器模块3的CAN控制 器。CAN信号也可通过CAN信号采集单元2采集，但由亍主控制器模块3只 有一个CAN控制器，所以CAN信兮采集单元2内部还集成有CAN控制器芯片 SJAIOOO。 CAN信号从SJA1000传输给主控制器模块3的P3 口的8位数据线， 传输过程需要由主控制器模块3向其发送多个控制指令，其中，二者的外部存 储器地址总线选引脚ALE、外部存储器接口的读选通引脚/RD、外部存储器接口 的写选通引脚/WR分别相连、主控制器模块3的P0.7脚控制SJAIOOO的/RESET 信号、主控制器模块3的P5.7脚控制/CS信号、主控制器模块3的P0.4脚与/INT 脚相连，用以对中断输出的检测。主控制器模块3将转换后的数据通过P7 口传 输到显示控制单元的D0-D7数据引脚内。与二者相连的Sl-S5键控制显示单元的/RST、 PSB、 SCLK、 R/W和CS信号并可通过T0旋钮控制显示屏的明亮度。CAN信号采集单元2内部的SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一 般工业环境中的区域网络控制CAN 。它是PHILIPS半导体PCA82C200 CAN控 制器BasicCAN的替代产品，而ft它增加了一种新的工作模式PeliCAN，这种模 式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。主控制器模块3内的C8051F040是整个设备的核心部分，完成了能耗记录 的数据转换和记录功能。C8051F040是完全集成的混合信号片上系统型MCU， 具有64个数字I/0引脚，片内采用Silicon Lab的专利CIP-51微控制器内核。 每个MCU都可在T业温度范围(-45。C至lJ+85。C)工作，工作电压为2.7 ~ 3.6V。 由于能耗记录仪的应用需要，要求设备具有存储数据的功能，当系统暂时掉电 时，FLASH存储器除了用于存储程序代码之外还可以用于非易失性数据存储。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＣＡＮＯＰＥＮ接口型机车用能耗记录仪，包括主控制器模块（３）、ＣＡＮ信号接口单元（１）、ＣＡＮ信号采集单元（２）、数据显示控制单元（４）和供电单元（５）；其特征在于所述的ＣＡＮ信号接口单元（１）通过专用接口ＴＸＤ、ＲＸＤ与主控制器模块（３）内置的ＣＡＮ收发器接口ＣＡＮＲＸ、ＣＡＮＴＸ相连；所述的ＣＡＮ信号采集单元（２）通过多路地址数据总线ＡＤ０－ＡＤ７与主控制器模块（３）的Ｐ３．０－Ｐ３．７管脚建立连接，并将二者的ＡＬＥ、ＷＲ、ＲＤ信号对应相连，将主控制器模块（３）的Ｐ０．４、Ｐ０．７、Ｐ５．７脚分别连接到控制引脚ＩＮＴ、ＲＥＳＥＴ、ＣＳ；所述的数据显示控制单元（４）的Ｄ０－Ｄ７管脚与主控制器模块（３）的Ｐ７口数据线相连，键盘控制接口与主控制器模块（３）的Ｐ２．１－Ｐ２．５脚相连；所述的主控制器模块（３）通过Ｐ３口与前级模块通信，通过Ｐ７口与后级模块通信，并通过Ｐ０、Ｐ２、Ｐ４、Ｐ５口的部分引脚完成控制功能；所述的供电单元（５）部分将＋５Ｖ电压送入到ＣＡＮ信号接口单元（１）、ＣＡＮ信号采集单元（２）、数据显示控制单元（４）的ＶＣＣ供电引脚，将＋３．３Ｖ电压送入到主控制器模块（３）的＋３．３Ｖ供电引脚，其中，供电单元（５）的参考地输出ＧＮＤ与所有ＧＮＤ引脚相连，其特征还在于ＣＡＮ信号从ＣＡＮ总线通过ＣＡＮ信号接口单元（１）和ＣＡＮ信号采集单元（２）输入主控制器模块（３），数据在主控制器模块（３）内进行解析、处理、存储，最后以８位并口数据的形式发送给数据显示控制单元（４）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董笑辰，马晨普，田雅华，
申请(专利权)人：中国北车股份有限公司大连电力牵引研发中心，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]